刍议建筑结构抗震概念设计

摘要：由于地震活动的不确定性和频繁性，再加上抗震结构设计模型与实际建设工作之间的差异，使得很难控制地震中结构的一些薄弱环节。这就使得在对结构进行抗震设计的时候，除了必要计算以外，更要注重抗震概念设计，抗震概念是最为重要的。它不仅能有效的保障我国人民生命安全，还能避免重大的经济损失。良好的抗震概念是保证一个建筑工程安全性、抗震性、质量的手段。只有在实际中我们把抗震概念落实到实处，才能发挥出它的效益。

关键词：建筑结构设计；抗震概念；方法

前言

所谓的抗震概念，指的就是正确的解决建筑物抗震的总体方案、建筑物结构构造、建筑物材料的使用，通过抗震设计的原则，来达到抗震设计的目的。我国是一个地震频繁发生的国家，由于地震的活动频率高。震级较大，是世界上遭受地震灾害比较严重的国家之一。一次大的地震在十几秒，又或者是几十秒就能够使一个城市变成废墟，导致人员的大量伤亡和经济上不可估量的损失。因此建筑物抗震设防的问题，是城市建设发展中所面临的重要课题。

1 在设计过程中考虑房屋抗震功能的建筑理念

我国的不少地方都位于地震高发区，地震发生时以地震波的形式进行扩散，因地震波具有水平方向及竖直方向的分量，对地面上的建筑物会造成较大的破坏，其中建筑中受力复杂的部位以及突出顶面的部位，更容易受到破坏。根据地震的形成规律和破坏规律，在建筑设计的过程中想要提高房屋的抗震功能，就需要科学地设计房屋的受力结构和建筑平面。

1.1砌体房屋的抗震设计思路

传统建筑结构以砌体结构为主，以砖石结构为主的砌块砌成砌体，根据有无结构性钢筋分为配筋和无筋两种，因建筑材料成本低廉且可以就近取材，房屋建成后有较强的耐久性和稳定性，是比较常见的建筑方式，根据统计数据表明，砌体结构的房屋在Ⅷ度地震时即会受到严重的破坏，抗震效果较差。在砌体房屋的抗震设计过程中，要注意建筑的结构中心与质量中心的重合，以保证建筑在地震波的作用下不发生扭转，从而削弱地震波的破坏作用；建筑的附属配件不要突出于建筑之外，以免在地震发生时发生甩落现象。另外砌体结构的房屋要严格控制其高度，控制高度与宽度的比值，尽量降低房屋的建筑重心，以增强其稳定性，避免整体坍塌的现象的发生，砌体房屋的日常维护任务比较艰巨，需要在使用过程中注意维修和加固。

1.2高层建筑的抗震设计思路

随着我国城市化进程的不断加快，城市建设用地日趋紧张，为了缓解城市居民的居住压力，城市规划的过程中新建筑一般以高层建筑为主。高层建筑因其本身的结构特点，对防风和防震的要求要比普通的中低层建筑高，在设计过程中应该进行整体上的设计，以精密的结构方案和施工布置保证建筑的抗震性能，要注重建筑结构的整体完整性和连续性，使建筑能够在地震中保持其稳定性。高层建筑各建筑部件之间的连接是否可靠，对建筑的承载力和稳定性起到至关重要的作用，在地震发生时，可靠的连接方式可以使地震波沿其传导方向进行传导，适应地震中的延展性的要求；在进行设计时，要注重建筑结构纵向和横向的结构刚度，使房屋在建筑基础牢固的基础上实现整体的稳定性，使建筑在地震发生之后地基沉降的情况下，能够保持建筑的形状。要实现结构部件之间的可靠连接以及整体的刚性，需要从设计过程中就有足够的重视，对建筑进行完整而精确的力学分析。

2 对建筑进行抗震设计的主要设计方法

地震对建筑造成的破坏，除了地震波造成的直接破坏之外，地形地貌的改变对建筑的破坏也十分明显，因此对建筑进行抗震设计，需要从建筑方案立项之初就要开始考虑，从建筑场地的选择，到对建筑地形的勘察和地基的设计，以及建筑整体上的设计，都是抗震设计的重点环节。根据房屋建筑抗震设计的理念，对建筑进行抗震设计的主要方法有以下几个方面：

2.1选择适宜的建筑地点

根据地震对建筑的破坏特点，在建筑工程立项之初的选址上，就要注意建筑的抗震功能，在选址时要规避影响建筑结构抗震效果的地域，如非岩质的柔软沙土地，以及孤立的高耸山丘，河边或者易发生滑坡的丘陵地带等，无法避免在危险地带进行建筑施工时，要加强建筑过程中的抗震设计，但是往往会提高建筑的成本，因此在选址时尽量选择在开阔平坦的中硬度场地，建筑地点适宜可以方便建筑地基的施工，能够提高建筑结构的稳定性。

2.2建筑的外形要简单规整

随着抗震学术界对抗震研究的深入，抗震理论有了比较大的发展，对于建筑结构的抗震方法也有了较多的设计思路根据。对地震后的建筑进行的统计结果，发现结构简单对称的建筑不容易被地震波所破坏，具有较强的抗震效果，在设计时要综合考虑当地的地质资料，研究出地震波的传导方向，对建筑细节进行处理，采取有效的连接方式，以增强建筑结构的整体稳定性。建筑的外形设计要尽量简单，避免突出于表面的结构，建筑整体上的重心不能与刚度中心有较大偏移。

2.3注重增强建筑的整体刚性

建筑的受力部分包括纵向和横向的承重部件，要想使建筑在地震过程中保持整体上的稳定性，就要注重建筑整体上的刚性的增强，目前在建筑过程中所采用的钢筋混凝土结构，就能够较好地实现这样的目的，能使建筑具有较好的整体性，以及较强的水平刚度，能够比较均匀地传递载荷。增大建筑的整体刚性，建筑整体上的受力就较为均匀，可以使建筑在面对地震时，能够有效延迟结构的屈服时间，起到较好的抗震效果。

2.4有效提高建筑结构延性的设计方案

在发生地震之后，采用延性设计的建筑能够有效缓解地震造成的破坏，以局部部件的破坏来减少建筑整体受到的地震冲击，对建筑的抗震贡献和建筑的刚性处于同等重要的地位。在建筑的设计过程中，以塑钢结构来完成柱的建造，使柱子的抗弯折能力远优于梁，是建筑的框架具有较强的耗能能力，通过一定的抗震结构的建设，提高塑性铰的转动能力和耗能效果，从而提高建筑整体式上的延性，减少建筑整体所承受的地震波能量。

2.5选择具有抗震效果的建筑材料

建筑材料的选择对建筑抗震效果也有一定的影响，随着材料技术的不断进步，具有抗震功能的新材料不断面世，在建筑行业也受到广大设计者的青睐，在建筑时尽量采用框架剪力墙的结构，以钢结构为基础进行建设，在宏观上提高了建筑的刚性和延性，有助于提高建筑结构的稳定性。钢结构相比于目前采用的混凝土结构，遇有更高的强度和韧性，在重量比上也要优于混凝土结构，具有更好的抗震性能。

3 对建筑设计方案的抗震性能进行检测的方法

在建筑的设计方案确定之后，需要对设计方案进行抗震性能的检测，以考察建筑的抗震性能是否符合所在地以及客户的抗震需求。目前主要采用的检测方法是能力谱法，该方法的检测思想是对建筑方案进行弹塑性的分析，分析结果以函数的形式绘制成曲线，该函数曲线以基底所受到的剪力为自变量，以建筑顶点的位移为结果变量，考察建筑整体对地震效果的缓冲作用，这条曲线就是该设计方案的能力曲线，主要能反应出建筑的稳定性能，根据图谱可以直观地对建筑的抗震性能进行评价，需要通过分析发现在设计结构无法满足预期的抗震要求的情况时，需要根据检测的结果及时对设计方案进行调整。依据能力图谱对建筑方案进行考察时，根据设计需要的建筑抗震性能，在能力谱曲线图中绘制出设计目标所需要的抗震曲线，对比建筑的能力谱进行分析。若方案的能力曲线与目标曲线之间没有交点，则证明该方案不能满足设计目标的抗震需求，方案中的建筑结构需要进行一定的处理，或者需要重新进行建筑方案的设计；若建筑的能力曲线与目标曲线存在交点，要考察交点出的坐标情况，考察设计方案中的建筑对地震等级的响应情况，能够清晰地表现出建筑结构的抗震能力，以及建筑在受到地震的影响时的响应情况，考察建筑中各部件的情况，如塑性铰的分布是否满足需要，刚性结构的整体抗震能力是否达标等。

4 结束语

近年来世界范围内地质灾害频发，广大的建筑设计者与抗震学术界之间，不断进行着广泛而深刻的合作，取得了比较明显的成果，不少先进的研究成果仍然缺乏实际运用。广大的建筑设计者在进行设计时，要考虑到建筑的抗震功能，从建筑的选址到建筑结构的定型，对建筑进行详细的力学分析，以位移的考虑方法解决建筑在地震中构件变形的问题，利用新型的抗震建材，采用先进的施工工艺，不断提高建筑的抗震功能。

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